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a Ciclo Unico
Scuola di Agraria e Medicina Veterinaria
SCIENZE FORESTALI E AMBIENTALI
Insegnamento
APPLICAZIONI GIS IN IDROLOGIA
AG01122459, A.A. 2017/18

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2016/17

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea magistrale in
SCIENZE FORESTALI E AMBIENTALI (Ord. 2014)
AG0062, ordinamento 2014/15, A.A. 2017/18
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Crediti formativi 8.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese GIS APPLICATIONS IN HYDROLOGY
Sito della struttura didattica http://www.agrariamedicinaveterinaria.unipd.it
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Territorio e Sistemi Agro-Forestali (TeSAF)
Sito E-Learning https://elearning.unipd.it/scuolaamv/course/view.php?idnumber=2017-AG0062-000ZZ-2016-AG01122459-N0
Obbligo di frequenza No
Lingua di erogazione ITALIANO
Sede LEGNARO (PD)
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile ROBERTO MARIA ROSSI
Altri docenti GIANCARLO DALLA FONTANA AGR/08

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
CARATTERIZZANTE Discipline della difesa e del riassetto del territorio AGR/08 8.0

Modalità di erogazione
Periodo di erogazione Primo semestre
Anno di corso II Anno
Modalità di erogazione frontale

Organizzazione della didattica
Tipo ore Crediti Ore di
Corso
Ore Studio
Individuale
Turni
ESERCITAZIONE 4.0 32 68.0 Nessun turno
LEZIONE 4.0 32 68.0 Nessun turno

Calendario
Inizio attività didattiche 02/10/2017
Fine attività didattiche 19/01/2018

Commissioni d'esame
Commissione Dal Al Membri
7 Commissione a.a. 2016/17 01/12/2016 30/11/2017 ROSSI ROBERTO MARIA (Presidente)
DALLA FONTANA GIANCARLO (Membro Effettivo)
BORGA MARCO (Supplente)
D'AGOSTINO VINCENZO (Supplente)
GREGORETTI CARLO (Supplente)
LENZI MARIO ARISTIDE (Supplente)
TAROLLI PAOLO (Supplente)

Syllabus
Prerequisiti: Corretto uso di simboli e unità di misura. Conversioni di unità di misura. Conoscenze elementari di statistica.
Conoscenze elementari di cartografia.
Fondamenti di idrologia (ciclo idrologico, bacino idrografico, grandezze meteorologiche, relazione afflussi-deflussi).
Utilizzo base del Personal Computer (creare, spostare e copiare file, funzioni elementari di excel).
Conoscenze e abilita' da acquisire: Lo studente acquisisce IN GENERALE conoscenze sulle caratteristiche, sui limiti e sulle potenzialità di impiego dei sistemi informativi geografici (GIS) nelle indagini in campo territoriale e ambientale.
Più SPECIFICATAMENTE lo studente approfondisce le conoscenze sulle implicazioni dell’uso dei GIS nelle analisi idrologiche fondamentali a scala di bacino idrografico (spazializzazione dei dati e modellistica afflussi deflussi).
Lo studente imparerà a:
1. Visualizzare, rappresentare (simbologie ed etichette), interrogare dati vettoriali e raster
2. Rappresentare rilievi puntuali e oggetti collegati (foto)
3. Gestire dati con sistemi di coordinate differenti
4. Sovrapporre dati (in locale) a servizi web (ortofoto, cartografia IGM)
5. Incrociare dati esistenti e produrre nuova informazione
6. Creare nuovi dati vettoriali (editing)
7. Gestire raster grid come i Modelli Digitali del Terreno (DTM)
8. Calcolare prodotti derivati dal DTM: pendenza, esposizione, ombreggiatura
9. Creare profili trasversali e longitudinali
10. Estrarre automatica di un bacino idrografico
11. Caratterizzare la morfometria di un bacino idrografico
12. Estrarre la rete idrografica sintetica (caratterizzazione idrografica del bacino)
13. Applicare un modello afflussi-deflussi per la simulazione di eventi di piena registrati (tarando il modello) o per il calcolo della portata di progetto
14. Interpolare spazialmente di input puntuali (calcolo di pioggia media areale)
Modalita' di esame: L’esame consiste in una prova pratica, della durata di 2 ore, da svolgere su un PC, utilizzando l’applicativo GIS Open Source appreso durante le esercitazioni del corso.
Gli esiti della prova sono quindi valutati e discussi oralmente con ciascun candidato immediatamente dopo la prova pratica.
Criteri di valutazione: a) Modalità di organizzazione dei dati e dei risultati della prova pratica (in termini di archiviazione su computer e sulla schermata dell’applicativo)
b) Attinenza e completezza dello svolgimento della prova pratica con quanto richiesto dal testo della prova stessa, anche in termini di consistenza e qualità dei risultati numerici.
c) Risposte alle domande, inerenti il programma del corso, in sede di discussione dei risultati.
Contenuti: GENERALITÀ SUI GIS
I Sistemi Informativi Geografici (GIS)
Componente spaziale (proprietà geometriche e topologiche) e non spaziale dell’informazione territoriale (tabella degli attributi, campi, record)
Modelli di dati GIS: vettoriale, raster. Caratteristiche e potenzialità
Principali formati vettoriali (shapefile, GML)
Le specifiche per i servizi WebGIS (WMS, WFS, WCS)
Rappresentazione di dati vettoriali: simbologie, etichette. Query, geoprocessing ed editing
Conduzione e restituzione di un rilievo speditivo in campo, con rappresentazione su GIS di una foto dell’oggetto rilevato

IL SOFTWARE OPENJUMP/OPENKLEM
Procedura di installazione. Documentazione
Caratteristiche e componenti di OpenJump. Estensioni
L’Estensione OpenKlem. Storia e funzionamento di OpenKlem. Installazione

RICHIAMI DI CARTOGRAFIA
Cenni di geodesia e cartografia. Ellissoide e Geoide, le coordinate geografiche, la definizione di datum, le proiezioni, i sistemi di coordinate cartesiani. I sistemi di coordinate utilizzati in Italia (Gauss Boaga, UTM ED 50, UTM WGS84). La conversione da un sistema ad un altro

IL FORMATO RASTER
Il formato raster. Matrice e griglia di rappresentazione. Parametri di georeferenziazione di un raster. Valore NoData
Raster discreti e raster continui. I principali formati di archiviazione dei raster (TIF georeferenziati tramite world file, ASCII Grid)
Applicazioni di color model ad un raster. Calcolo delle statistiche descrittive
La riclassificazione e l’uso di un calcolatore raster

I MODELLI DIGITALI DEL TERRENO (DTM)
Modelli digitali dell’elevazione: DTM, DSM. Cenni sulle tecniche di rilevo LiDAR. DTM disponibili in rete. Calcolo della pendenza (Horn). Calcolo dell’esposizione. Calcolo dell’hillshade (ombreggiatura). Parametri morfometrici di un bacino idrografico.

APPLICAZIONI IDROLOGICHE DEI DTM
Algoritmi di rimozione delle depressioni locali (depittaggio). Metodi per l’individuazione delle direzioni di deflusso (D8, Multiflow, D-inf). Calcolo dell’area drenata. Delimitazione automatica dei bacini. Tecniche di individuazione del reticolo sintetico. Metodo dell’area di soglia. Soglia area-pendenza
Dal DTM al metodo cinematico (determinazione della soglia, velocità di deflusso su versante, velocità di deflusso su reticolo). Calcolo del raster dei tempi di residenza. Calcolo della curva Area/Tempi

IL METODO CN-SCS
La formazione dei deflussi in un bacino idrografico. Il deflusso diretto e la Pioggia efficace
Il numero di curva (Curve Number, CN) del Soil Conservation Service (SCS). Calcolo del CN-SCS da Uso del Suolo e Litotipo. Le tabelle del CN. Utilizzo del CN nella stima della pioggia efficace. Il parametro Antecedent Moisture Condition (AMC)

IL CALCOLO DELLA PORTATA
I modelli idrologici. Modelli continui o ad evento, concentrati o distribuiti. Modelli per il calcolo della portata (afflussi-deflussi).
Il modello KLEM (componenti, limiti, campo d’applicazione). Le tre fasi concettuali del modello KLEM: pioggia efficace, metodo cinematico (trasformazione della pioggia efficace in deflusso superficiale), modellazione del deflusso di base
Modellazione del deflusso di base tramite serbatoio lineare concettuale e costante di esaurimento
Taratura di un modello idrologico tramite simulazione di eventi e calcolo di indice di efficienza (Indice di Nash-Sutcliffe)
Calcolo della portata di progetto. Linee segnalatrici di probabilità pluviometrica (LSPP). Cenni sulla regionalizzazione delle LSPP

GIS, SPAZIALIZZAZIONE, INTERPOLAZIONE
L’interpolazione spaziale. Stima puntuale e stima areale. Poligoni di Thiessen. Utilizzo dei poligoni di Thiessen per il ragguaglio spaziale delle precipitazione (pioggia media areale). Il metodo Inverse Distance Weighting
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: Il corso si sviluppa mediante lezioni teoriche ed esercitazioni pratiche in aula informatica con lo strumento GIS Open Source OpenJump/OpenKlem.
OpenJump è un software GIS Open Source disponibile sul sito internet www.openjump.org.
OpenKlem è un’estensione di OpenJump, che consente di condurre analisi raster e di calcolare la portata di piena tramite un modello afflussi/deflussi. Verrà messa a disposizione sul moodle del corso e su un sito internet comunicato successivamente.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: Tutte le lezioni teoriche, i testi delle esercitazioni ed i relativi dati, verranno messi a disposizione sul Moodle del corso.
A ragione del taglio pratico applicativo del corso, che si svolge in aula informatica (Laboratorio di Cartografia), si raccomanda particolarmente la frequenza delle lezioni/esercitazioni.
Testi di riferimento: